公布日：2023.10.27
申請日：2023.05.16
分類號：C02F3/00(2023.01)I;C02F3/30(2023.01)I
摘要
本發(fā)明提供了一種基于A2O3的污水處理裝置及其處理工藝，包括依次連接的進水桶、厭氧池、缺氧池、低氧池、兼氧池、好氧池、膜池和出水桶，厭氧池、缺氧池、低氧池、兼氧池內均設有攪拌器，低氧池、兼氧池和好氧池底部均設有砂芯曝氣器，膜池安裝有中空纖維膜濾芯和旋轉曝氣器。本發(fā)明通過PLC控制系統(tǒng)進行精準化智能化控制，將低氧池、兼氧池、好氧池溶解氧分別控制在0.4-0.6mg/L、0.8-1.0mg/L、1.8-2.0mg/L，根據(jù)進出水氨氮濃度的變化，兼氧池在缺氧和好氧兩種模式下切換，強化了短程硝化和同步硝化反硝化效果，降低了曝氣和回流的能耗，解決了目前城市污水廠對低C/N比污水處理效果差、能耗高、碳源投加量大、成本高的問題。
權利要求書
1.一種基于A2O3的污水處理裝置，其特征在于：包括依次連接的進水桶(1)、厭氧池(2)、缺氧池(3)、低氧池(4)、兼氧池(5)、好氧池(6)、膜池(7)和出水桶(8)，所述厭氧池(2)、缺氧池(3)、低氧池(4)、兼氧池(5)內均設有攪拌器(9)，所述低氧池(4)、兼氧池(5)和好氧池(6)底部均設有砂芯曝氣器(10)，各個砂芯曝氣器(10)通過氣管與電磁閥(11)和流量計(12)相連，所述流量計(12)與氣泵(13)相連；所述膜池(7)安裝有中空纖維膜濾芯(14)和旋轉曝氣器(15)，所述進水桶(1)通過進水管(16)和進水泵(17)與所述厭氧池(2)相連，所述中空纖維膜濾芯(14)通過三通(18)與出水管(19)和反沖洗管(21)連接，所述出水管(19)與出水泵(20)相連，所述反沖洗管(21)與反沖洗泵(23)相連，所述出水管(19)安裝有壓力表(23)，所述膜池(7)通過第一污泥回流管(24)與低氧池(4)連接；所述低氧池(4)通過硝化液回流管(26)與缺氧池(3)連接，所述缺氧池(3)通過第二污泥回流管(28)與厭氧池(2)連接。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于A2O3的污水處理裝置，其特征在于，還包括PLC控制系統(tǒng)，所述PLC控制系統(tǒng)包括一個PLC控制器(30)、三個溶解氧傳感器(31)、兩個氨氮傳感器(32)和一個壓力傳感器(33)，其中三個溶解氧傳感器(31)分別安裝于低氧池(4)、兼氧池(5)和好氧池(6)，兩個氨氮傳感器(32)分別安裝于進水桶(1)和出水桶(8)內，所述壓力傳感器(33)安裝于出水管(19)的壓力表(23)內，所述PLC控制器(30)的信號輸入端分別與溶解氧傳感器(31)、氨氮傳感器(32)和壓力傳感器(33)之間信號連接，所述PLC控制器(30)的信號輸出端與氣泵(13)、電磁閥(11)、出水泵(20)和反沖洗泵(22)相連。
3.根據(jù)權利要求2所述的一種基于A2O3的污水處理裝置，其特征在于，所述低氧池(4)的溶解氧濃度控制在0.4-0.6mg/L，所述好氧池(6)的溶解氧濃度控制在1.8-2.0mg/L，所述兼氧池(5)在缺氧和好氧兩種模式下切換，運行模式由PLC控制系統(tǒng)控制，進水氨氮高于50mg/L或出水氨氮高于3mg/L時為好氧模式，好氧模式時溶解氧控制在0.8-1.0mg/L。
4.根據(jù)權利要求2所述的一種基于A2O3的污水處理裝置，其特征在于，所述膜池(7)采用負壓出水方式，膜池(7)的反沖洗由PLC控制系統(tǒng)控制，當出水管(19)壓力超過限值時自動開啟反沖洗泵(22)。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種基于A2O3的污水處理裝置，其特征在于，所述旋轉曝氣器(15)包括旋轉曝氣器進氣主管(34)、旋轉曝氣器進氣支管(35)、旋轉曝氣器進氣管出口(36)、旋轉曝氣器旋轉槳葉(37)、旋轉曝氣器出氣主管(38)、旋轉曝氣器出氣管入口(39)、軸承(40)、布氣箱(41)、布氣箱密封蓋(42)、旋轉曝氣器出氣支管(43)、旋轉曝氣器曝氣頭(44)和旋轉曝氣器出氣噴嘴(45)，所述布氣箱(41)底端貫通連接有旋轉曝氣器進氣主管(34)，所述旋轉曝氣器進氣主管(34)上連通有旋轉曝氣器進氣支管(35)，所述旋轉曝氣器進氣支管(35)上設置有四個旋轉曝氣器進氣管出口(36)，所述布氣箱(41)頂端的布氣箱密封蓋(42)上通過軸承(40)轉動連接有旋轉曝氣器出氣主管(38)，所述旋轉曝氣器出氣主管(38)頂端安裝有旋轉曝氣器出氣支管(43)，所述旋轉曝氣器出氣支管(43)上安裝有四個旋轉曝氣器曝氣頭(44)和四個旋轉曝氣器出氣噴嘴(45)。
6.根據(jù)權利要求5所述的一種基于A2O3的污水處理裝置，其特征在于，所述旋轉曝氣器出氣主管(38)底端安裝有旋轉曝氣器旋轉槳葉(37)，所述旋轉曝氣器出氣主管(38)在布氣箱(41)內段上開設有旋轉曝氣器出氣管入口(39)。
7.一種基于A2O3的污水處理工藝，其特征在于，包括以下步驟：S1、進水桶(1)中的污水在進水泵(15)的作用下，經進水管(16)進入?yún)捬醭?/span>(2)；缺氧池(3)內的污泥經通過第二污泥回流管(28)回流到厭氧池(2)內；在攪拌器(9)作用下，污水與污泥充分混合，污水中有機物被厭氧池(2)污泥充分吸收并儲存起來，同時污泥中部分磷酸鹽被釋放出來；S2：厭氧池(2)中得到的混合液通過溢流堰流入缺氧池(3)，低氧池(5)產生的硝化液經硝化液回流管(26)回流到缺氧池(3)；在缺氧池(3)內的攪拌器(9)作用下，硝化液與污泥充分混合，缺氧池(3)中的污泥將污水中的硝酸鹽還原，同時吸收污水中的磷酸鹽，實現(xiàn)反硝化除磷作用；S3：缺氧池(3)中混合液通過溢流堰依次流入低氧池(4)、兼氧池(5)、好氧池(6)和膜池(7)，膜池(7)污泥通過第一污泥回流管(24)回流到低氧池(4)；氣泵(13)通過砂芯曝氣器(10)為低氧池(4)、兼氧池(5)和好氧池(6)進行曝氣；低氧池(4)通過控制溶解氧在0.4-0.6mg/L實現(xiàn)了短程硝化；兼氧池(5)在缺氧模式下實現(xiàn)短程反硝化，在好氧模式下可強化短程硝化，同時去除部分磷酸鹽；好氧池(4)溶解氧控制在1.8-2.0mg/L，實現(xiàn)了同步硝化反硝化除磷，污水中剩余的氨氮和磷酸鹽被去除；S4：膜池(7)中污水在出水泵(20)負壓作用下進入中空纖維濾芯(14)內部，進而排入出水桶(8)；氣泵(13)通過旋轉曝氣器(15)為膜池(7)進行曝氣，同時通過旋轉式曝氣對混合液進行攪拌，對中空纖維膜濾芯(14)進行沖刷，減輕膜污染；中空纖維濾芯(14)表面附著有生物膜，生物膜表面為好氧狀態(tài)，內部為缺氧狀態(tài)，進一步去除污水中剩余的氨氮和總氮；出水泵(20)和反沖洗泵(22)由PLC控制器(30)進行自動控制，當出水管壓力超過0.6MPa時自動開啟反沖洗泵(22)，運行5min后停止，開啟出水泵(20)。
8.根據(jù)權利要求7所述的一種基于A2O3的污水處理工藝，其特征在于，所述厭氧池(2)、缺氧池(3)、低氧池(4)、兼氧池(5)和好氧池(6)的體積比為1：1：1：1：1；所述膜池(7)到低氧池(4)回流比為250％，低氧池(4)到缺氧池(3)回流比為150％，缺氧池(3)到厭氧池(2)回流比為100％。
發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題在于針對上述現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于A2O3的污水處理裝置及其處理工藝，以解決上述背景技術中提出的問題。
為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案是：一種基于A2O3的污水處理裝置，包括依次連接的進水桶、厭氧池、缺氧池、低氧池、兼氧池、好氧池、膜池和出水桶，所述厭氧池、缺氧池、低氧池、兼氧池內均設有攪拌器，所述低氧池、兼氧池和好氧池底部均設有砂芯曝氣器，各個砂芯曝氣器通過氣管與電磁閥和流量計相連，所述流量計與氣泵相連；
所述膜池安裝有中空纖維膜濾芯和旋轉曝氣器，所述進水桶通過進水管和進水泵與所述厭氧池相連，所述中空纖維膜濾芯通過三通與出水管和反沖洗管連接，所述出水管與出水泵相連，所述反沖洗管與反沖洗泵相連，所述出水管安裝有壓力表，所述膜池通過第一污泥回流管與低氧池連接；所述低氧池通過硝化液回流管與缺氧池連接，所述缺氧池通過第二污泥回流管與厭氧池連接。
進一步的，還包括PLC控制系統(tǒng)，所述PLC控制系統(tǒng)包括一個PLC控制器、三個溶解氧傳感器、兩個氨氮傳感器和一個壓力傳感器，其中三個溶解氧傳感器分別安裝于低氧池、兼氧池和好氧池，兩個氨氮傳感器分別安裝于進水桶和出水桶內，所述壓力傳感器安裝于出水管的壓力表內，所述PLC控制器的信號輸入端分別與溶解氧傳感器、氨氮傳感器和壓力傳感器之間信號連接，所述PLC控制器的信號輸出端與氣泵、電磁閥、出水泵和反沖洗泵相連。
進一步的，所述低氧池的溶解氧濃度控制在0.4-0.6mg/L，所述好氧池的溶解氧濃度控制在1.8-2.0mg/L，所述兼氧池在缺氧和好氧兩種模式下切換，運行模式由PLC控制系統(tǒng)控制，進水氨氮高于50mg/L或出水氨氮高于3mg/L時為好氧模式，好氧模式時溶解氧控制在0.8-1.0mg/L。
進一步的，所述膜池采用負壓出水方式，膜池的反沖洗由PLC控制系統(tǒng)控制，當出水管壓力超過限值時自動開啟反沖洗泵。
進一步的，所述旋轉曝氣器包括旋轉曝氣器進氣主管、旋轉曝氣器進氣支管、旋轉曝氣器進氣管出口、旋轉曝氣器旋轉槳葉、旋轉曝氣器出氣主管、旋轉曝氣器出氣管入口、軸承、布氣箱、布氣箱密封蓋、旋轉曝氣器出氣支管、旋轉曝氣器曝氣頭和旋轉曝氣器出氣噴嘴，所述布氣箱底端貫通連接有旋轉曝氣器進氣主管，所述旋轉曝氣器進氣主管上連通有旋轉曝氣器進氣支管，所述旋轉曝氣器進氣支管上設置有四個旋轉曝氣器進氣管出口，所述布氣箱頂端的布氣箱密封蓋上通過軸承轉動連接有旋轉曝氣器出氣主管，所述旋轉曝氣器出氣主管頂端安裝有旋轉曝氣器出氣支管，所述旋轉曝氣器出氣支管上安裝有四個旋轉曝氣器曝氣頭和四個旋轉曝氣器出氣噴嘴。
進一步的，所述旋轉曝氣器出氣主管底端安裝有旋轉曝氣器旋轉槳葉，所述旋轉曝氣器出氣主管在布氣箱內段上開設有旋轉曝氣器出氣管入口。
一種基于A2O3的污水處理工藝，包括以下步驟：
S1、進水桶中的污水在進水泵的作用下，經進水管進入?yún)捬醭�；缺氧池內的污泥經通過第二污泥回流管回流到厭氧池內；在攪拌器作用下，污水與污泥充分混合，污水中有機物被厭氧池污泥充分吸收并儲存起來，同時污泥中部分磷酸鹽被釋放出來；
S2：厭氧池中得到的混合液通過溢流堰流入缺氧池，低氧池產生的硝化液經硝化液回流管回流到缺氧池；在缺氧池內的攪拌器作用下，硝化液與污泥充分混合，缺氧池中的污泥將污水中的硝酸鹽還原，同時吸收污水中的磷酸鹽，實現(xiàn)反硝化除磷作用；
S3：缺氧池中混合液通過溢流堰依次流入低氧池、兼氧池、好氧池和膜池，膜池污泥通過第一污泥回流管回流到低氧池；氣泵通過砂芯曝氣器為低氧池、兼氧池和好氧池進行曝氣；低氧池通過控制溶解氧在0.4-0.6mg/L實現(xiàn)了短程硝化；兼氧池在缺氧模式下實現(xiàn)短程反硝化，在好氧模式下可強化短程硝化，同時去除部分磷酸鹽；好氧池溶解氧控制在1.8-2.0mg/L，實現(xiàn)了同步硝化反硝化除磷，污水中剩余的氨氮和磷酸鹽被去除；
S4：膜池中污水在出水泵負壓作用下進入中空纖維濾芯內部，進而排入出水桶；氣泵通過旋轉曝氣器為膜池進行曝氣，同時通過旋轉式曝氣對混合液進行攪拌，對中空纖維膜濾芯進行沖刷，減輕膜污染；中空纖維濾芯表面附著有生物膜，生物膜表面為好氧狀態(tài)，內部為缺氧狀態(tài)，進一步去除污水中剩余的氨氮和總氮；出水泵和反沖洗泵由PLC控制器進行自動控制，當出水管壓力超過0.6MPa時自動開啟反沖洗泵，運行5min后停止，開啟出水泵。
進一步的，所述厭氧池、缺氧池、低氧池、兼氧池和好氧池的體積比為1：1：1：1：1；所述膜池到低氧池回流比為250％，低氧池到缺氧池回流比為150％，缺氧池到厭氧池回流比為100％。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有以下優(yōu)點：
本發(fā)明通過依次連接的進水桶、厭氧池、缺氧池、低氧池、兼氧池、好氧池、膜池和出水桶，通過PLC控制系統(tǒng)對工藝關鍵參數(shù)和運行模式進行精準化智能化控制，將低氧池、兼氧池、好氧池溶解氧分別控制在0.4-0.6mg/L、0.8-1.0mg/L、1.8-2.0mg/L，顯著低于一般污水廠的溶解氧濃度，降低了能耗，且改善了處理效果。根據(jù)進出水氨氮濃度的變化，使兼氧池在缺氧和好氧兩種運行模式下靈活切換，進水和出水氨氮較低時為缺氧模式，進水氨氮高于50mg/L或出水氨氮高于3mg/L時為好氧模式，工藝運行方式更為靈活，在高負荷下保證出水達標，在低負荷下進一步降低出水濃度，減小尾水對環(huán)境的影響。根據(jù)出水管壓力變化自動控制膜池的反沖洗，當出水管壓力超過限值時自動開啟反沖洗泵；膜池安裝有旋轉曝氣器，強化了對膜池混合液的攪動和對中空纖維膜濾芯的沖刷，減少了膜污染的發(fā)生，延長了膜材料使用壽命，降低了運行成本。本發(fā)明強化了短程硝化和同步硝化反硝化效果，降低了曝氣和回流的能耗，解決了目前城市污水廠對低C/N比污水處理效果差、能耗高、碳源投加量大、成本高的問題。
（發(fā)明人：劉鋼;王麗;石益廣;溫榛煌;劉麗紅;梅嘉鑫;王颯;肖曉民）
